離子色譜試題(離子交換色譜)
1.離子交換色譜
離子交換層析是依據(jù)各種離子或離子化合物與離子交換填料的結(jié)合力不同而進(jìn)行分離純化的。
離子交換層析的固定相是離子交換填料，它是由一類不溶于水的惰性高分子聚合物基質(zhì)通過一定的化學(xué)反應(yīng)共價(jià)結(jié)合上某種電荷基團(tuán)形成的。離子交換填料可以分為三部分：高分子聚合物基質(zhì)、電荷基團(tuán)和平衡離子。
我們用 R 代表離子交換填料的高分子聚合物基質(zhì)，X-和X+分別代表陽離子交換填料和陰離子交換填料中與高分子聚合物共價(jià)結(jié)合的電荷基團(tuán)，Y+和Y-分別代表陽離子交換填料和陰離子交換填料的平衡離子，A+和A-分別代表溶液中的離子基團(tuán)。 從上面的反應(yīng)式中可以看出，如果A 離子與離子交換填料的結(jié)合力強(qiáng)于Y 離子，或者提高A 離子的濃度，或者通過改變其它一些條件，可以使A 離子將Y 離子從離子交換填料上置換出來。
也就是說，在一定條件下，溶液中的某種離子基團(tuán)可以把平衡離子置換出來，并通過電荷基團(tuán)結(jié)合到固定相上，而平衡離子則進(jìn)入流動(dòng)相，這就是離子交換層析的基本置換反應(yīng)。 通過在不同條件下的多次置換反應(yīng)，就可以對(duì)溶液中不同的離子基團(tuán)進(jìn)行分離。
各種離子與離子交換填料上的電荷基團(tuán)的結(jié)合是由靜電力產(chǎn)生的，是一個(gè)可逆的過程。結(jié)合的強(qiáng)度與很多因素有關(guān)，包括離子交換填料的性質(zhì)、離子本身的性質(zhì)、離子強(qiáng)度、pH、溫度、溶劑組成等等。
離子交換層析就是利用各種離子本身與離子交換填料結(jié)合力的差異，并通過改變離子強(qiáng)度、pH 等條件改變各種離子與離子交換填料的結(jié)合力而達(dá)到分離的目的。離子交換填料的電荷基團(tuán)對(duì)不同的離子有不同的結(jié)合力。
一般來講，離子價(jià)數(shù)越高，結(jié)合力越大；價(jià)數(shù)相同時(shí)，原子序數(shù)越高，結(jié)合力越大。 如陽離子交換填料對(duì)離子的結(jié)合力順序?yàn)椋?。
蛋白質(zhì)等生物大分子通常呈兩性，它們與離子交換填料的結(jié)合與它們的性質(zhì)及pH 有較大關(guān)系。以用陽離子交換填料分離蛋白質(zhì)為例，在一定的pH 條件下，等電點(diǎn)pI pH 的蛋白帶正電，能與陽離子交換填料結(jié)合，一般pI 越大的蛋白與離子交換填料結(jié)合力越強(qiáng)。
但由于生物樣品的復(fù)雜性以及其它因素影響，一般生物大分子與離子交換填料的結(jié)合情況較難估計(jì)，往往要通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行摸索。
2.離子色譜的基本原理
基本原理：離子色譜的分離機(jī)理主要是離子交換，有3種分離方式，它們是高效離子交換色譜（HPIC）、離子排斥色譜 （HPIEC）和離子對(duì)色譜 （MPIC）。
用于3種分離方式的柱填料的樹脂骨架基本都是苯乙烯-二乙烯基苯的共聚物，但樹脂的離子交換功能基和容量各不相同。HPIC用低容量的離子交換樹脂，HPIEC用高容量的樹脂，MPIC用不含離子交換基團(tuán)的多孔樹脂。
3種分離方式各基于不同分離機(jī)理。HPIC的分離機(jī)理主要是離子交換，HPIEC主要為離子排斥，而MPIC則是主要基于吸附和離子對(duì)的形成。
離子交換色譜 高效離子交換色譜，應(yīng)用離子交換的原理，采用低交換容量的離子交換樹脂來分離離子，這在離子色譜中應(yīng)用最廣泛，其主要填料類型為有機(jī)離子交換樹脂，以苯乙烯二乙烯苯共聚體為骨架，在苯環(huán)上引入磺酸基，形成強(qiáng)酸型陽離子交換樹脂，引入叔胺基而成季胺型強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂，此交換樹脂具有大孔或薄殼型或多孔表面層型的物理結(jié)構(gòu)，以便于快速達(dá)到交換平衡，離子交換樹脂耐酸堿可在任何pH范圍內(nèi)使用，易再生處理、使用壽命長(zhǎng)，缺點(diǎn)是機(jī)械強(qiáng)度差、易溶易脹、受有機(jī)物污染。硅質(zhì)鍵合離子交換劑以硅膠為載體，將有離子交換基的有機(jī)硅烷與基表面的硅醇基反應(yīng)，形成化學(xué)鍵合型離子交換劑，其特點(diǎn)是柱效高、交換平衡快、機(jī)械強(qiáng)度高，缺點(diǎn)是不耐酸堿、只宜在pH2-8范圍內(nèi)使用。
離子排斥色譜 它主要根據(jù)Donnon膜排斥效應(yīng)，電離組分受排斥不被保留，而弱酸則有一定保留的原理，制成離子排斥色譜主要用于分離有機(jī)酸以及無機(jī)含氧酸根，如硼酸根碳酸根和硫酸根有機(jī)酸等。它主要采用高交換容量的磺化H型陽離子交換樹脂為填料以稀鹽酸為淋洗液。
離子對(duì)色譜 離子對(duì)色譜的固定相為疏水型的中性填料，可用苯乙烯二乙烯苯樹脂或十八烷基硅膠（ODS），也有用C8硅膠或CN，固定相流動(dòng)相由含有所謂對(duì)離子試劑和含適量有機(jī)溶劑的水溶液組成，對(duì)離子是指其電荷與待測(cè)離子相反，并能與之生成疏水性離子，對(duì)化合物的表面活性劑離子，用于陰離子分離的對(duì)離子是烷基胺類如氫氧化四丁基銨氫氧化十六烷基三甲烷等，用于陽離子分離的對(duì)離子是烷基磺酸類，如己烷磺酸鈉，庚烷磺酸鈉等對(duì)離子的非極性端親脂極性端親水，其CH2鍵越長(zhǎng)則離子對(duì)化合物在固定相的保留越強(qiáng)，在極性流動(dòng)相中，往往加入一些有機(jī)溶劑，以加快淋洗速度，此法主要用于疏水性陰離子以及金屬絡(luò)合物的分離，至于其分離機(jī)理則有3種不同的假說，反相離子對(duì)分配離子交換以及離子相互作用。1、離子色譜 離子色譜 （Ion Chromatography）是高效液相色譜（HPLC）的一種，是分析陰離子和陽離子的一種液相色譜方法。
狹義而言， 離子色譜法是以低交換容量的離子交換樹脂為固定相對(duì)離子性物質(zhì)進(jìn)行分離， 用電導(dǎo)檢測(cè)器連續(xù)檢測(cè)流出物電導(dǎo)變化的一種色譜方法?！峨x子色譜原理與應(yīng)用》 中對(duì)離子色譜法的定義是：利用被測(cè)物質(zhì)的離子性進(jìn)行分離和檢測(cè)的液相色譜法。
2、發(fā)展歷史1975 年， Small 等人成功地解決了用電導(dǎo)檢測(cè)器連續(xù)檢測(cè)柱流出物的難題， 即采用低交換容量的陰離子或陽離子交換柱， 以強(qiáng)電解質(zhì)作流動(dòng)相分離無機(jī)離子， 流出物通過一根稱為抑制柱的與分離柱填料帶相反電荷的離子交換樹脂柱。這樣， 將流動(dòng)相中被測(cè)離子的反離子除去， 使流動(dòng)相背景電導(dǎo)降低， 從而獲得高的檢測(cè)靈敏度。
從此， 有了真正意義上的離子色譜法（ ion chromat ography, IC） , IC 也從此作為一門色譜分離技術(shù)從液相色譜法中獨(dú)立出來。1979 年， Gjerde 等用弱電解質(zhì)作流動(dòng)相。
因流動(dòng)相本身的電導(dǎo)率較低， 不必用抑制柱就可以用電導(dǎo)檢測(cè)器直接檢測(cè)。人們把使用抑制柱的離子色譜法稱作雙柱離子色譜法（ double column IC） 或抑制型離子色譜法（ suppress ed IC） ， 把不使用抑制柱的離子色譜法稱作單柱離子色譜法（ s ingle column IC） 或非抑制型離子色譜法（ nonsuppressed IC） 。
參考資料 百度百科：/item/%E7%A6%BB%E5%AD%90%E8%89%B2%E8%B0%B1/3521253?fr=aladdin。
